Примеры
П-13.1
Компрессор всасывает 100 м3/ч воздуха при давлении р1=0,1 МПа и температуре t1=27 ºС. Конечное давление воздуха составляет 0,8 МПа.
Найти теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на 13 ºС. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия. Показатель политропы принять равным 1,2, а теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг·К).
Решение.
1. Изотермическое сжатие. Работу компрессора определяем по уравнению (13.1)
Дж/ч.
Теоретическая мощность двигателя по формуле (13.11)
кВт.
Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из равенства
МДж/ч.
Следовательно, расход охлаждающей воды
кг/ч.
2. Адиабатное сжатие. По уравнению (13.5)
МДж/ч.
Мощность двигателя
кВт.
3. Политропное сжатие. По уравнению (13.8)
МДж/ч.
Мощность двигателя
кВт.
Количество теплоты, отводимой от воздуха, находим из уравнения:
кДж/ч,
причем
;
424
К=151 ºС;
кДж/(кг·К);
кг/ч.
Расход охлаждающей воды
кг/ч.
П-13.2
Определить теоретическую работу на привод одноступенчатого и трехступенчатого компрессоров при сжатии воздуха до давления р2=125 бар. Начальное давление р1 =1 бар и температура T1 =300 К. Показатель политропы для всех ступеней принять равным n =1,2.
Определить величину работы на 1 м3 воздуха и температуру в конце сжатия в одноступенчатом и трехступенчатом компрессорах, с промежуточными холодильниками, охлаждающими воздух до начальной температуры.
Одноступенчатый компрессор
Работа на привод одноступенчатого компрессора равна
кДж/м3.
Температура в конце сжатия
К.
Трехступенчатый компрессор
Степень увеличения давления воздуха в каждой ступени
Работа затраченная на получение сжатого воздуха в первой ступени компрессора равна
кДж/м3.
Затраченная работа на всех ступенях одинакова, поэтому общая работа равна
кДж/м3.
Температура в конце сжатия в каждой ступени составляет
К.
При переходе от одноступенчатого на трехступенчатое сжатие воздуха затраты работы уменьшаются на
%.
Задачи
З-13.1
Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м3/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t1=30 ºС от р1=0,10 МПа до р2 =0,5 МПа.
Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатно, и температуру газа на выходе из компрессора.
Ответ: N =28,7 кВт, t2 =207 ºС.
З-13.2
Многоступенчатый поршневой компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р1=0,0981 МПа до р2=5,4 МПа. Известно, что отношение конечного давления к начальному одинаково для всех цилиндров и находится в пределах 6-8.
Определить число ступеней в компрессоре, мощность двигателя, если к.п. д. ступени равен 0,7, и расход охлаждающей воды при увеличении ее температуры на 15 ºС. Известно, что начальная температура воздуха t1 =17 ºС, а сжатие политропное с показателем n =1,3. Производительность компрессора 300 м3/ч (в пересчете на нормальные условия).
Ответ: число ступеней равно двум, N =65,3 кВт, m =493,5 кг/ч.
З-13.3
Определить объемную часовую производительность по сжатому воздуху компрессора, сжимающего воздух от р1=0,098 МПа и t1 =15 ºС до р2=0,784 МПа. Сжатие изотермическое, мощность двигателя 40 кВт.
Ответ: V =85,4 м3/ч.
З-13.4
Определить
часовую нормальную производительность
одноступенчатого неохлаждаемого
компрессора VН,
м3/ч.
А также полный объем цилиндра V,
если известны:
параметры всасываемого воздуха р1=0,098
МПа и t1
=20 ºС;
степень повышения давления
=8; эффективный
к.п.д.
;
частота
вращения вала n
=300 об/мин;
коэффициент наполнения, равный объемному
к.п.д.
;
мощность на
валу компрессора N
=52 кВт.
Ответ: VН =413 м3/ч., V =29,7 дм3.
З-13.5
Определить мощность идеального компрессора с изотермическим сжатием и часовое количество теплоты, передаваемое охлаждающей водой, если р1 =101325 Па, а давление сжатого воздуха р2 =0,4 МПа. Расход всасываемого воздуха 500 м3/ч.
Ответ: N =14,2 кВт, Q =69580 кДж/ч.
З-13.6
Компрессор всасывает 250 м3/ч воздуха при р1=0,09 МПа и t1=25 ºС и сжимает его до р2 =0,8 МПа.
Какое количество воды нужно пропускать через рубашку компрессора в час, если сжатие происходит политропно с показателем n=1,2 и температура воды повышается на 15 ºС?
Ответ: 390 л/ч.